有效
多能量源新能源场站主动支撑控制方法及相关设备
曾冠铭、黄立滨、朱益华、胡云、罗超、苏明章、李成翔、余佳微、李胜男、奚鑫泽、何廷一、马遵、邓灿
南方电网科学研究院有限责任公司
曾
曾冠铭 专利 129
清华大学申请详情交流配电供电配电储能
黄
黄立滨 专利 394
南方电网科学研究院有限责任公司系统模拟申请详情计算机辅助设计
朱
朱益华 专利 391
中国南方电网有限责任公司系统模拟申请详情交流配电
胡
胡云 专利 164
清华大学系统模拟通用控制系统控制调节
罗
罗超 专利 250
华北电力大学系统模拟申请详情交流配电
苏
苏明章 专利 97
广西电网有限责任公司电力科学研究院供电配电储能发电变电配电电学
李
李成翔 专利 107
云南电网有限责任公司电力科学研究院交流配电供电配电储能发电变电配电
余
余佳微 专利 112
中国南方电网有限责任公司申请详情交流配电供电配电储能
李
李胜男 专利 480
云南电力试验研究院(集团)有限公司电路紧急保护交流配电电路保护
奚
奚鑫泽 专利 275
云南电网有限责任公司电力科学研究院交流配电电路保护供电配电储能
何
何廷一 专利 186
云南电力试验研究院(集团)有限公司交流配电供电配电储能发电变电配电
马
马遵 专利 84
云南电网有限责任公司电力科学研究院供电配电储能发电变电配电电学
邓
邓灿 专利 110
云南电网有限责任公司电力科学研究院供电配电储能发电变电配电电子数据处理
摘要
本申请提供一种多能量源新能源场站主动支撑控制方法及其相关设备,本申请可以计算目标输电系统的快速调压无功功率指令、惯量响应有功功率指令和一次调频有功功率指令;并可以在电网发生频率变化、电压变化时,可以将有功功率指令和无功功率指令按一定策略叠加到新能源场站设备的有功功率指令和无功功率指令上,并通过新能源场站运行裕度对新能源场站设备的有功功率指令和无功功率指令进行限幅。本申请可以为电网在频率和电压波动期间提供有效的有功和无功功率支撑,同时还可以在新能源场站内进行合理的功率分配,可以有效调节目标输电系统的电压和频率,有效为目标输电系统的电压和频率支撑提供控制策略。
1.一种多能量源新能源场站主动支撑控制方法,其特征在于,包括:判断目标输电系统是否有发生电压变化或有发生频率变化;若所述目标输电系统发生电压变化,则判断所述目标输电系统是否有快速调压功能;若所述目标输电系统具有快速调压功能,则计算所述目标输电系统的快速调压无功功率;将所述目标输电系统的快速调压无功率叠加到无功补偿设备的无功功率上,并生成所述无功补偿设备的无功功率指令;通过所述无功补偿设备的无功功率指令,对所述目标输电系统的电压进行限幅;若所述目标输电系统发生频率变化,则判断所述目标输电系统是否具有并使能惯量响应功能;若所述目标输电系统具备惯量响应功能并使能,则判断所述目标输电系统的频率变化范围是否超过频率死区范围且满足预设的第一条件;所述目标输电系统的频率变化范围超过频率死区范围且满足预设的第一条件,则计算所述目标输电系统的惯量响应有功功率指令;将所述目标输电系统的惯量响应有功功率叠加到新能源场站储能的有功功率,并生成新能源场站储能的有功功率指令;通过所述新能源场站储能有功功率上下限对储能有功功率指令进行限幅;若所述目标输电系统未使能惯量响应功能,则判断所述目标输电系统是否具备并使能一次调频功能;若所述目标输电系统具备一次调频功能并使能,则判断所述目标输电系统的频率变化是否超过频率死区范围;若所述目标输电系统的频率变化超过频率死区范围,则计算所述目标输电系统的一次调频有功功率,并生成所述目标输电系统的一次调频有功功率指令;依据所述目标输电系统的新能源站类型,计算所述目标输电系统的有功功率调节裕度;依据所述目标输电系统的有功功率调节裕度对一次调频有功功率指令进行限幅,在考虑裕度的情况下降限幅后的一次调频有功功率指令依次按照储能、光伏以及风电的顺序进行分配并叠加到原有的有功功率指令上,依次生成对所述目标输电系统的新能源场站的有功功率指令;依据对所述目标输电系统的新能源场站的有功功率指令分别对所述目标输电系统的新能源场站的有功功率进行有功功率调节。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述依据对所述目标输电系统的新能源场站的有功功率指令分别对所述目标输电系统的新能源场站的有功功率进行有功功率调节,包括:依据对所述目标输电系统的新能源场站的有功功率指令,将待调节的有功功率裕度分配给所述目标输电系统的储能场站消纳;判断所述目标输电系统的储能场站是否满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求;若所述目标输电系统的储能场站未满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求,则确定剩余的待调节有功功率裕度并将剩余的待调节的有功功率裕度分配给所述目标输电系统的光伏场站消纳;若所述目标输电系统的储能场站满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求,则确定所述目标输电系统的有功功率调节已完成;判断所述目标输电系统的光伏场站是否满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求;若所述目标输电系统的光伏场站未满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求,则确定剩余的待调节有功功率裕度并将剩余的待调节的有功功率裕度分配给所述目标输电系统的风电场站消纳;若所述目标输电系统的光伏场站满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求,则确定所述目标输电系统的有功功率调节已完成;判断所述目标输电系统的风电场站是否满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求;若所述目标输电系统的风电场站满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求,则确定所述目标输电系统的有功功率调节已完成。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述计算所述目标输电系统的快速调压无功功率的公式,包括:ΔU=U ref -U real其中,ΔQ为无功功率指令,ΔQ为正时表示发出容性无功,ΔQ为负时表示发出感性无功;Thr 1 和Thr 2 为无功自动调压环节动作阈值,其中,Thr 2 >Thr 1 ;P n 为风电机组额定有功功率;k Q 为无功调压系数;ΔU为电压偏差量;U 0 为无功功率为0时的并网点交流电压;S sc 为系统短路容量;U real 为并网点交流电压实时值;U ref 为并网点交流电压参考值。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,计算所述目标输电系统的惯量响应有功功率的计算公式,包括:其中,ΔP t 表示新能源场站有功功率变化量,单位为兆瓦;T J 表示新能源场站等效惯性时间常数,单位为秒;f N 表示输电系统额定频率,单位为赫兹;f表示源新能源场站并网点频率,单位为赫兹;Δf表示输电系统频率偏差,单位为赫兹;P t 表示源新能源场站有功功率,单位为兆瓦;t表示时间,单位为秒。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述计算所述目标输电系统的一次调频有功功率的计算公式,包括:其中:ΔP t 表示源新能源场站有功功率变化量,单位为兆瓦;K f 表示有功调频系数;Δf表示输电系统频率偏差,单位为赫兹;f N 表示输电系统额定频率,单位为赫兹;P t 表示源新能源场站有功功率,单位为兆瓦;t表示时间,单位为秒。
6.一种多能量源新能源场站主动支撑控制装置,其特征在于,包括:第一判断单元,用于判断目标输电系统是否有发生电压变化或有频率变化;第二判断单元,用于当所述第一判断单元的执行结果为所述目标输电系统发生电压变化时,判断所述目标输电系统是否有快速调压功能;第一计算单元,用于当所述第一判断单元的执行结果为所述目标输电系统具有快速调压功能,则计算所述目标输电系统的快速调压无功功率;第一指令生成单元,用于将所述目标输电系统的快速调压无功率叠加到无功补偿设备的无功功率上,并生成所述无功补偿设备的无功功率指令;第一限幅单元,用于通过所述无功补偿设备的无功功率指令,对所述目标输电系统的电压进行限幅;第三判断单元,用于当所述第二判断单元的执行结果为所述目标输电系统发生频率变化时,判断所述目标输电系统是否具有使能惯量响应功能;第四判断单元,当所述第三判断单元的执行结果为所述目标输电系统具备使能惯量响应功能时,判断所述目标输电系统的频率变化范围是否超过频率死区范围且满足预设的第一条件;第二计算单元,用于当所述第四判断单元的判断结果确定为所述目标输电系统的频率变化范围超过频率死区范围且满足预设的第一条件时,计算所述目标输电系统的惯量响应有功功率;第二指令生成单元,用于将所述目标输电系统的惯量响应有功功率叠加到新能源场站的有功功率,并生成新能源场站的有功功率指令;第二限幅单元,用于通过所述新能源场站的有功功率指令对所述目标输电系统的新能源场站的功率进行限幅;第五判断单元,用于当所述第三判断单元的执行结果为确定所述目标输电系统未使能惯量响应功能时,判断所述目标输电系统是否具备并使能一次调频功能;第六判断单元,用于当所述第五判断单元的执行结果为确定所述目标输电系统具备一次调频功能并使能时,判断所述目标输电系统的频率变化是否超过频率死区范围;第三计算单元,用于当所述第六判断单元的执行结果为确定所述目标输电系统的频率变化超过频率死区范围时,计算所述目标输电系统的一次调频有功功率,并生成所述目标输电系统的一次调频有功功率指令;第四计算单元,用于依据所述目标输电系统的新能源站类型,计算所述目标输电系统的有功功率调节裕度;第三指令生成单元,用于依据所述目标输电系统的有功功率调节裕度对一次调频有功功率指令进行限幅,在考虑裕度的情况下降限幅后的一次调频有功功率指令依次按照储能、光伏以及风电的顺序进行分配并叠加到原有的有功功率指令上,生成对所述目标输电系统的新能源场站的有功功率指令;有功功率调节单元,用于依据对所述目标输电系统的新能源场站的有功功率指令分别对所述目标输电系统的新能源场站的有功功率进行有功功率调节。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述有功功率调节单元,包括:第一分配单元,用于依据对所述目标输电系统的新能源场站的有功功率指令,将待调节的有功功率裕度分配给所述目标输电系统的储能场站消纳;第七判断单元,用于判断所述目标输电系统的储能场站是否满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求;第二分配单元,用于当所述第七判断单元的执行结果确定为所述目标输电系统的储能场站未满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求时,确定剩余的待调节有功功率裕度并将剩余的待调节的有功功率裕度分配给所述目标输电系统的光伏场站消纳;第一确定单元,用于当所述第七判断单元的执行结果确定为所述目标输电系统的储能场站满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求时,确定所述目标输电系统的有功功率调节已完成;第八判断单元,用于判断所述目标输电系统的光伏场站是否满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求;第三分配单元,用于当所述第八判断单元的执行结果确定为所述目标输电系统的光伏场站未满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求时,确定剩余的待调节有功功率裕度并将剩余的待调节的有功功率裕度分配给所述目标输电系统的风电场站消纳;第二确定单元,用于当所述第八判断单元的执行结果确定为所述目标输电系统的光伏场站满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求时,确定所述目标输电系统的有功功率调节已完成;第九判断单元,用于判断所述目标输电系统的风电场站是否满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求;第三确定单元,用于当所述第九判断单元的执行结果确定为所述目标输电系统的风电场站满足所述目标输电系统的新能源场站有功功率调节需求,则确定所述目标输电系统的有功功率调节已完成。
8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述计算所述目标输电系统的快速调压无功功率的公式,包括:ΔU=U ref -U real其中,ΔQ为无功功率指令,ΔQ为正时表示发出容性无功,ΔQ为负时表示发出感性无功;Thr 1 和Thr 2 为无功自动调压环节动作阈值,其中,Thr 2 >Thr 1 ;P n 为风电机组额定有功功率;k Q 为无功调压系数;ΔU为电压偏差量;U 0 为无功功率为0时的并网点交流电压;S sc 为系统短路容量;U real 为并网点交流电压实时值;U ref 为并网点交流电压参考值。
9.一种多能量源新能源场站主动支撑控制设备,其特征在于,包括:一个或多个处理器,以及存储器;所述存储器中存储有计算机可读指令,所述计算机可读指令被所述一个或多个处理器执行时,实现如权利要求1至5中任一项所述多能量源新能源场站主动支撑控制方法的步骤。
10.一种可读存储介质,其特征在于:所述可读存储介质中存储有计算机可读指令,所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时,使得一个或多个处理器实现如权利要求1至5中任一项所述多能量源新能源场站主动支撑控制方法的步骤。



